Mục lục bài họcĐang ở d06-b2
← AP Precalculus
0/28 bài đã học xong
Chương 6 · Trig Equations, Inverses, and Polar Functions · Bài 2/4 của chương · bài 22/28 của AP Precalculus

Inverse Trig Functions and Solving Trig Equations

Hàm lượng giác ngược và giải phương trình lượng giác
← Mục lục bài học
Lý thuyết · English

Why inverses need restricted domains

Sine fails the horizontal line test, so it has no inverse — until we restrict it. The AP conventions are fixed:

  • $\arcsin x$: outputs in $\left[-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right]$ (quadrants IV and I),
  • $\arccos x$: outputs in $[0,\pi]$ (quadrants I and II),
  • $\arctan x$: outputs in $\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)$.

Consequence: $\arcsin(\sin x)=x$ only when $x$ already lies in the principal range. Outside it, the calculator quietly returns a different, co-terminal-flavored angle.

The solving workflow

  1. Isolate one trig function of one argument.
  2. Find the reference solution with an inverse function (or a known special angle).
  3. Use unit-circle symmetry to find the second solution in one period: $\sin$ pairs $\theta$ with $\pi-\theta$; $\cos$ pairs $\theta$ with $-\theta$ (i.e. $2\pi-\theta$); $\tan$ needs no second family — its period is already $\pi$.
  4. Append $+2\pi k$ (or $+\pi k$ for tangent) for the general solution.
  5. If the argument is $bx$, solve for $bx$ first over an interval $b$ times as long, then divide — a compressed equation has $b$ times as many solutions per window.
Giải thích tiếng Việt

Sin không qua nổi phép thử đường ngang nên không có hàm ngược — trừ khi cắt bớt miền. Quy ước cố định: $\arcsin$ trả kết quả trong $\left[-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right]$, $\arccos$ trong $[0,\pi]$, $\arctan$ trong $\left(-\frac{\pi}{2},\frac{\pi}{2}\right)$. Hệ quả bị hỏi đi hỏi lại: $\arcsin(\sin x)=x$ chỉ khi $x$ đã nằm trong miền giá trị chính — ngoài đó máy tính lặng lẽ trả về một góc khác.

Quy trình giải phương trình, làm đúng thứ tự là hết bẫy:

  1. Cô lập một hàm lượng giác của một đối số.
  2. Tìm nghiệm gốc bằng hàm ngược hoặc góc đặc biệt.
  3. Dùng đối xứng vòng tròn đơn vị lấy nghiệm thứ hai trong một chu kỳ: sin ghép $\theta$ với $\pi-\theta$; cos ghép $\theta$ với $2\pi-\theta$; tan không cần nghiệm thứ hai vì chu kỳ đã là $\pi$.
  4. Cộng $+2\pi k$ (riêng tan: $+\pi k$) để ra nghiệm tổng quát.
  5. Đối số là $bx$? Giải cho $bx$ trên khoảng dài gấp $b$ lần rồi mới chia — phương trình nén cho ra gấp $b$ lần số nghiệm trong cùng cửa sổ.
θ = π/6 θ = 5π/6 y = 1/2 sin θ = 1/2 có HAI nghiệm mỗi vòng, đối xứng qua trục tung: θ và π − θ arcsin chỉ trả về đúng MỘT trong hai
Máy tính chỉ đưa một nửa câu trả lời. Đường ngang $y=\frac12$ cắt vòng tròn đơn vị tại hai điểm mỗi vòng — $\frac{\pi}{6}$ và $\frac{5\pi}{6}$ — nhưng $\arcsin\frac12$ chỉ trả về $\frac{\pi}{6}$. Nghiệm thứ hai phải tự lấy bằng đối xứng $\pi-\theta$. Quên nghiệm đối xứng là mất đúng một nửa số nghiệm, và đề AP luôn cài phương án nhiễu đếm thiếu kiểu đó.
Ví dụ — đối số nén và khoảng cho trước

Giải $2\cos(2x)=-\sqrt{3}$ trên $[0,2\pi)$.

Giải.

Cô lập: $\cos(2x)=-\frac{\sqrt3}{2}$. Đặt $u=2x$; vì $x\in[0,2\pi)$ nên $u\in[0,4\pi)$ — cửa sổ dài gấp đôi, đây là chỗ quyết định số nghiệm.

Trong một vòng $[0,2\pi)$: $\cos u=-\frac{\sqrt3}{2}$ tại $u=\frac{5\pi}{6}$ và $u=\frac{7\pi}{6}$ (đối xứng $2\pi-\theta$). Trải ra $[0,4\pi)$: thêm $\frac{5\pi}{6}+2\pi=\frac{17\pi}{6}$ và $\frac{7\pi}{6}+2\pi=\frac{19\pi}{6}$.

Chia đôi trở về $x$: $x=\frac{5\pi}{12},\ \frac{7\pi}{12},\ \frac{17\pi}{12},\ \frac{19\pi}{12}$ — đúng $4$ nghiệm, gấp đôi số nghiệm của phương trình không nén.

Bẫy hay mất điểm — Hai bẫy giết nhiều điểm nhất: (1) chia hai vế cho $\cos x$ (hay bất kỳ thừa số lượng giác nào) — làm vậy là vứt cả họ nghiệm $\cos x=0$; phải chuyển vế và đặt nhân tử chung. (2) $\arccos$ trả về $[0,\pi]$ chứ không bao giờ trả góc phần tư III–IV: $\arccos\left(\cos\frac{5\pi}{4}\right)=\frac{3\pi}{4}$, không phải $\frac{5\pi}{4}$.
Phải nhớ — Hàm ngược = một nghiệm gốc trong miền chính; nghiệm còn lại lấy bằng đối xứng ($\pi-\theta$ cho sin, $2\pi-\theta$ cho cos); cộng chu kỳ để tổng quát. Đối số $bx$ thì giải cho $bx$ trên cửa sổ gấp $b$ lần rồi mới chia. Không bao giờ chia hai vế cho một thừa số có thể bằng $0$.

Đọc xong rồi — làm thử ngay

Bài tập của chương Trig Equations, Inverses, and Polar Functions gồm 14 câu trắc nghiệm và 4 đề tự luận, ra khó hơn đề thật 30–50%. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.

Làm bài tập chương →